[发明专利]一种用于壁面环境感知的机器人系统

摘要

本发明公开了一种用于壁面环境感知的机器人系统，由爬壁机器人和远程环境地图信息管理平台组成；爬壁机器人包括机器人本体和动力单元、壁面信息采集单元和通信单元，远程环境地图信息管理平台包括数据处理计算机和管理平台软件；动力单元包括伺服电机、伺服驱动器和传动结构；壁面信息采集单元包括视觉传感器、激光传感器、壁面粗糙度传感器、湿度传感器和壁面倾斜度传感器；通信单元包括4G通信模块、WIFI通信模块、视频传输模块和手持遥控器。本发明通过对壁面环境信息的采集、分析、处理，生成壁面环境信息地图，从而为爬壁机器人自主作业提供全局的环境信息，便于人远程遥控开展或机器人自主开展精确作业任务，应用范围十分广泛。

主权项

1.一种用于壁面环境感知的机器人系统，其特征在于：由具有壁面环境感知功能的爬壁机器人（1）和远程环境地图信息管理平台（2）组成；所述爬壁机器人（1）包括机器人本体（11）和动力单元（12）、壁面信息采集单元（13）和通信单元（14）；所述动力单元（12）包括搭载在所述机器人本体（11）上的伺服电机（121）、伺服驱动器（122）和传动结构（123）；所述伺服电机（121）用于为所述机器人本体（11）提供壁面行走的动力，且所述伺服电机（121）内部集成有减速机构，具备电磁刹车功能；所述伺服驱动器（122）具有网络通信口、CAN总线接口和232串口，所述伺服驱动器（122）的功能为通过所述通信单元（14）接收所述远程环境地图信息管理平台（2）或操作人员的指令以控制所述伺服电机（121）的启停及输出功率，并具有电压反馈、电流反馈、过载保护的功能；所述传动结构（123）用于将所述伺服电机（121）产生的动力传递到所述机器人本体（11）的足部，供其进行壁面行走；所述壁面信息采集单元（13）包括搭载在所述机器人本体（11）上的视觉传感器（131）、激光传感器（132）、壁面粗糙度传感器（133）、湿度传感器（134）和壁面倾斜度传感器（135）；所述视觉传感器（131）用于拍摄所述机器人本体（11）所处当前壁面环境的视觉图片；所述激光传感器（132）用于扫描所述机器人本体（11）所处当前壁面环境，构建三维地形图；所述壁面粗糙度传感器（133）用于感知所述机器人本体（11）所处当前壁面的粗糙或光滑程度；所述湿度传感器（134）用于感知所述机器人本体（11）所处当前壁面的干燥或湿润程；所述壁面倾斜度传感器（135）用于感知所述机器人本体（11）所处当前壁面相对与水平面的倾斜程度传感器；所述通信单元（14）包括均搭载在所述机器人本体（11）上的4G通信模块（141）、WIFI通信模块（142）、视频传输模块（143）以及交由操作人员控制的手持遥控器（144）；所述4G通信模块（141）的作用是为所述爬壁机器人（1）提供无线通讯支持，实现所述爬壁机器人（1）与所述远程环境地图信息管理平台（2）之间的无线通讯；所述WIFI通信模块（142）为一种无线终端接入设备，其作用是为所述爬壁机器人（1）提供联网支持，实现所述爬壁机器人（1）与所述远程环境地图信息管理平台（2）之间的网络通信；所述4G通信模块（141）和所述WIFI通信模块（142）负责将所述激光传感器（132）构建的三维地形图，以及所述壁面粗糙度传感器（133）、所述湿度传感器（134）和所述壁面倾斜度传感器（135）所感知的数据无线传输给所述远程环境地图信息监控平台（2），同时负责将所述远程环境地图信息管理平台（2）发出的指令无线传输给所述伺服驱动器（122）；所述视频传输模块（143）为一种具有点对点图像传输功能的无线图传设备，用于将所述视觉传感器（131）拍摄到的视觉图像无线传输给所述远程环境地图信息管理平台（2）；所述手持遥控器（144）用于操作人员手动控制所述爬壁机器人（1）；所述远程环境地图信息管理平台（2）包括数据处理计算机（21）和管理平台软件（22）；所述数据处理计算机（21）是一种支持HDMI格式数据传输，支持WiFi接口的计算机硬件平台，配备有显示器，负责处理由所述爬壁机器人（1）传输过来的各种壁面感知数据，生成所需要的壁面环境信息地图，并通过所述管理平台软件（22）显示在显示器上；所述管理平台软件（22）是一种人机交互软件，装载于所述数据处理计算机（21）中，负责通过所述数据处理计算机（21）对所述爬壁机器人（1）的运动、数据采集、数据传输进行控制，并负责通过所述数据处理计算机（21）对所述爬壁机器人（1）的状态进行监测，控制指令生成。